Физика \ Физика

Определение физико-механических характеристик провода.Определение погонных (единичных) и приведенных удельных нагрузок на элементы воздушных линий электропередач

Страницы работы

30 страниц (Word-файл)

Посмотреть все страницы

Скачать файл

Фрагмент текста работы

расстояние между нижними точками провеса провода и троса;

[f_ПР] - допустимая стрела провеса провода;

[f_ТР] - допустимая стрела провеса троса.

[f_ПР] = h₁-l-Г-Dh =19-1,3-6-0,2=11,5 м.

3.2. Средняя высота подвеса провода .

Для опор башенного типа средняя высота подвеса проводов:

Высота приведенного центра тяжести провода:

h_ПР=h_СР- ²/₃[f_ПР]=19,7 - 7,6 = 12,1 м.

4. Определение погонных (единичных) и приведенных удельных нагрузок на элементы воздушных линий электропередач

Исходные данные:

Сталеалюминевый провод АС185/43 для воздушных линий 110 кВ, ветровой район - III, район по гололеду - I.

Провод АС 185/43: общее сечение 185мм²; диаметр 19,6 мм., масса одного километра 846 кг.

Внешние нагрузки на ЛЭП можно разделить на следующие виды:

1. Собственный вес - вертикальная нагрузка.

2. Ветровая нагрузка - горизонтальная

3. Гололедная нагрузка - вертикальная

4. Комбинация перечисленных нагрузок

Погонная (единичная) нагрузка - нагрузка на 1 метр длины.

Обозначение: P_i : []

Удельная нагрузка - единичная нагрузка, приведенная на 1 мм² сечения.

Обозначение: g_i: []

, где S - площадь фактического сечения провода.

4.1. Нагрузка от собственного веса

P₁: g₁

Рис. 4.1. Сила веса

Провод: = = 0,846 .

4.2. Единичная нагрузка от веса гололеда

C_мах

P₂

Рис. 4.2. Вес гололеда

P₂=0.9pC_max(d+C_max)*10^-3

d - диаметр провода

С_мах - максимальная толщина стенки гололеда.

Нормативная толщина стенки гололеда (в мм) для высоты 10 м. над поверхностью моря.

Таблица 4.1.

Район по гололеду	Повторяемость
Район по гололеду	1 раз в 5 лет	1 раз в 10 лет
I	5	5
II	5	10
III	10	15
IV	15	20
Особый	20 и более	более 22

C_max=5;

4.3. Результирующая весовая нагрузка провода с гололедом

Р₁

Р₂

Р₃

Рис. 4.3. Провод с гололедом

5,2*10^-3

4.4. Ветровая нагрузка провод без гололеда

Р₄

Рис. 4.4. Ветровая нагрузка

Где: q - скоростной напор ветра

Ветровая нагрузка , V - скорость ветра

Нормативные скоростные напоры и скорости ветра для высоты до 15 м. над землей

Таблица 4.2.

Ветровой район	Повторяемость
	1 раз в 5 лет		1 раз в 10 лет		1 раз в 15 лет
	q	V	Q	V	Q	V
I	27	21	40	25	55	30
II	35	24	40	25	55	30
III	45	27	50	29	55	30
IV	55	30	65	32	80	36
V	70	30	80	36	80	36

Для III ветрового района: q = 50

V = 29

F - площадь метрового сечения метрового отрезка провода в мм²

Рис. 4.5. Продольное сечение 1 метра провода без гололеда

F = d*10^-3 м²

F ^ПР= 19,6*10^-3 м²

j - угол между направлением ветра и проводом (тросом)

j=90 ⁰ => sinj = 1

C_X - аэродинамический коэффициент (коэффициент любого сопротивления), зависит от скорости ветра, плотности воздуха, формы, протяженности и шероховатости обдуваемой поверхности. Согласно ПУЭ Сх = 1,1 - для проводов и тросов более 20 мм., для проводов и тросов диаметром менее 20 мм. Сх = 1,2, а также для проводов и тросов любого диаметра, покрытых гололедом.

a(q) - коэффициент, учитывающий неравномерность скоростного напора ветра.

Таблица 4.3. Значение a(q)

q, дан/мм²	До 27	40	55	76 и более
a(q)	1	0,85	0,75	0,7

К_Н - коэффициент, учитывающий увеличение скоростного напора ветра по высоте (зависит от высоты приведенного центра тяжести провода)

Таблица 4.4. Зависимость К_Н от h_ЦТ^прив

h_ЦТ^прив	До 15	20	30	40	60	100	200	300 и более
К_h	1,0	1,25	1,4	1,55	1,75	2,1	2,6	3,1

Kh=1;

Промежуточные значения определяются методами линейной интерполяции.

K_L_- коэффициент, зависящий от длины габаритного пролета.

Таблица 4.4. Зависимость К_L от l_габ

l_габ	0	100	150	250 и более
K_L	1,2	1,1	1,05	1

K_L =1;

4.5. Зависимость нагрузки на провод с гололедом

C_max

Рис. 4.6. Продольное сечение 1 метра провода с гололеда

q₅ = 0.25q = 12,5

где q - нормативный скоростной напор ветра.

a₅ = a(0,25q) = 1; C_x* = 1,2;

F_пр* = (d+2 C_max)*10^-3 = (19,6 + 2*5) =29,6*10^-3

P₅^пр = a₅K_LK_HC_X*0.25q*F_пр = 1*1*1,2*12,5*29,6*10^-3 = 0,444

4.6. Результирующая нагрузка на провод при отсутствии гололеда

Рис. 4.7. Нагрузка без гололеда

Р₆== 1,264

5,54*10^-3

4.7. Результирующая нагрузка на провод при ветре и гололеде

Р₅

Р₃ Р7

Рис. 4.8. Результирующая нагрузка

Р₇== 1,272

5,57*10^-3

Таблица 4.6. Единичные и удельные нагрузки на провод.

Нагрузка	Провод
Нагрузка	P_i,	g_i,
P₁, g₁	0,846	0,0037
P₂	0,347	-
P₃, g₃	1,193	0,0052
P₄	0,94	-
P₅	0,444	-
P₆, g₆	1,264	0,00554
P₇, g₇	1,272	0,00557

Вывод: наибольшей нагрузкой на провод и трос является нагрузка P₇, g₇ , то есть при ветре и гололеде.

5. Вычисление критических пролетов. Выбор исходного режима для расчета провода

5.1. Уравнение состояния провода - зависимость напряжения в проводе от изменения нагрузки и температуры

Параметры:

g_I s_I t_I – исходный режим

g_II s_II t_II – состояние и климатический режим в котором находится провод.

l - расстояние между опорами,

Е - модуль упругости.

a-температурный коэффициент расширения.

5.2. Определение критических пролетов

Определение 1: Критическим пролетом называется пролет (L), вычисленный из уравнения состояния провода при заданных исходных и конечных параметрах.

( g_I s_I t_I g_II s_II t_II)

Определение 2: Первым критическим пролетом называется пролет такой длины, при котором напряжение проводе в режиме среднегодовой температуры равно допускаемому напряжению в том же режиме (s_II=[s_t_э]), а в режиме наименьшей, температуры равно допускаемому напряжению при наименьшей температуре.

[s_I]= [s_tmin]

Определение 3: Вторым критическим пролетом называется пролет такой длины, при котором напряжение в проводе в режиме максимальных нагрузок и низких температур равно своим допускаемым напряжениям в этих режимах.

[s_II]=[s_max] s_I=[s_{t min}]

Определение 4: Третьим критическим пролетом называется пролет такой длины, при которой напряжение в проводе в режиме максимальной нагрузки и среднегодовой температуры равно своим допустимым напряжениям.

[s_II]=[s_t_э] s_I=[s_max]

5.3. Выбор исходного режима по соотношению критических пролетов.

Таблица 5.1.

Случай	Соотношение	Исходное напряжение	Расчетный критический пролет
1	L_1кр< L_2кр< L_3кр	[s_tmin] ; [s_max] ; [s_t_э]	L_1кр ; L_2кр
2	L_1кр> L_2кр> L_3кр	[s_tmin] ; [s_max]	L₂_кр
3	L_1кр – мнимый L_2кр< L_3кр	[s_max] ; [s_t_э]	L₃_кр
4	L_3кр – мнимый L_1кр<l_2кр	[s_tmin] ; [s_t_э]	L₁_кр

Вывод: выполняется условие L_1кр > L_2кр> L_3кр, следовательно, L_2кр- расчетный пролет

[s_tmin]; [s_max]; [s_t_э] - исходные напряжения.

6. Расчет на прочность и жесткость провода АС 185/43.

6.1. Определение напряжений и стрел провеса для расчетных режимов.

g_исх, s_исх, t_исх выбираем из таблицы 6.1. => [s_исх]=[s_max]=14,9

g_исх=g_max=g7=0,00557; t_исх=t_Г=-5⁰C.

Рассчитаем по уравнению состояние провода s_i затем по формуле найдем стрелы провеса провода.

Таблица 6.1. Расчетные режимы провода

Расчетный режим, i	Сочетание климатических условий	Номер нагрузки, даН/мм²м
I	Провод и трос покрыты гололедом, скоростной напор ветра 0,25q t_I=t_Г=-5 ⁰	g₇=0,00557
II	Провод покрыт гололедом, ветра нет t_II=t_Г=-5 ⁰	g_II=g₃=0,0052
III	Скоростной напор ветра равен q, гололеда нет t_III=t_Г=-5 ⁰	g_III=g₆=0,00554
IV	Среднегодовая температура, ветра и гололеда нет. T_IV=t_Э=-5 ⁰	g_IV=g₁=0,0037
V	Ветра и гололеда нет t_V=15 ⁰	g_V=g₁=0,0037
VI	Ветра и гололеда нет t_VI=t_min= -30 ⁰	g_VI=g₁=0,0037
VII	Ветра и гололеда нет t_VI=t_m_ax= +40 ⁰	g_VII=g₁=0,0037

Расчет режимов:

;

si =14.9

=6,57м II. si = 13,86

=11,3м

III. si = 8,05

=12,09м

IV. si = 11,68

=5,56м

V. si = 8,42

=7,66м

VI. si = 7,63

=8,51м

VII. si = 4,35

=14,95м

Результаты расчетов сведем в таблицу

Таблица 6.2. Напряжения и стрелы провеса в расчетных режимах

№ pежима	s_I	s_max	f_i, м	[f_пр], м
I	14,9	14,9	6,57	11,5
II	13,86		11,3
III	8,05		12,07
IV	11,86		5,56
V	8,42		8,42
VI	7,63		8,51
VII	4,35		14,95

Выводы:

1. Для всех режимов условия прочности провода выполняются.

2. Условия жесткости не выполняются во всех режимах.

6.2. Определение критической температуры.

Критической температурой называется такая температура, при которой стрела провеса провода под действием собственного веса равна стреле провеса при наличие гололеда.

=24,96⁰C